Техническая эксплуатация карьерного транспорта

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ В РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КУЗБАССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. Т.Ф. Горбачева

ФИЛИАЛ В  ГОРОДЕ ПРОКОПЬЕВСКЕ

 

Кафедра «Эксплуатация  автомобилей»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовомупроекту

по дисциплине «Техническая эксплуатация карьерного транспорта»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр.МАо-82

Соснина А.А.

                                                                                        Проверил: Стенин Д. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прокопьевск 2012 г

Содержание

1. Маршрут  №1(забой №4 – отвал №2)…………………………………………3

1.1 Выбор типа и марки автосамосвала…………………………………………3

1.2. Выбор параметров карьерных технологических дорог……………….. ….6

1.3.  Расчет скоростных режимов движения автосамосвалов по маршруту…7

1.4. Расчет потребного парка автосамосвалов………………………………...20

2. Маршрут  №2(забой №2 – ОФ)…………………………………………….22

2.1 Выбор типа и марки автосамосвала………………………………………22

2.2. Выбор параметров карьерных технологических дорог……………..….24

2.3  Расчет скоростных режимов движения автосамосвалов по маршруту…24

2.4. Расчет потребного парка автосамосвалов………………………………...34

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Маршрут	Забой №4 – Отвал №2	Забой №2 – ОФ
Марка экскаватора	ЭВГ–15	ЭКГ–3,2
Годовой объем перевозок, тыс. т	3000	1300
Тип груза	Торф	Медные руды

 

 

Введем  обозначения: забой №4 – отвал №2 – Маршрут 1; забой №2 – ОФ – Маршрут 2.

Область оптимального соотношения емкости  кузова машины и емкости ковша  экскаватора  производится от расстояния транспортирования.

Расстояние  транспортирования: Маршрут 1 – 1,1 км;   Маршрут 2 – 1,9 км.

Принимаем количество загруженных ковшейn_кв: Маршрут 1 – 5;

Маршрут 2 – 8.

Параметры карьерной технологической автодороги в Приложении Таблица1

1. Маршрут №1

1.1Выбор типа и марки автосамосвала

1.1.1. Расчет грузоподъемности и объема кузова автосамосвала, необходимых для загрузки принятого числа ковшей.

  т                                                   (1)

Принимаем: V_Э= 15 м³ ; К_р=1,15; К_Э =0,91;

где: q_T – теоретическое значение грузоподъемности, т;

n_кв – принятое число загруженных ковшей экскаватора;

V_э – объем ковша экскаватора, м;

k_н.к – коэффициент наполнения ковша;

 

ρ_ц-плотность горной массы, ;

k_р – коэффициент разрыхления горной массы.

                                                           (2)

=k_Э*k_Р                                                                                         (3)

 

=0,91*1,15=1,0465

= 109,147т;

м³                                                  (4)

Где: V_а – теоретическое значение объема кузова, м³;

К_ш – коэффициент загрузки с «шапкой».

Принимаем: К_ш = 1

= 78,45 м³

 

1.1.2. Выбор марки автосамосвала по рассчитанным данным объему кузова или грузоподъемности.

Принимаем:

БелАЗ – 75211; = 170 т, V_а = 82 м³;

 

1.1.3. Объем фактически загружаемого числа ковшей по объему и грузоподъемности.

,                                                              (5)

,                                                          (6)

= 5;

=8

Для дальнейшего расчета принимаем  число ковшей:n_к = 10.

 

1.1.4. Расчет фактической массы груза в кузове автосамосвала и его фактической полной массы.

, т                                                         (7)

где: q_ф- фактическая масса груза в кузове автосамосвала, т.

 

,  т                                (8)

где: G_п – фактическая полная масса автосамосвала, т

G_а – снаряженная масса автосамосвала, т

т

 

1.1.5. Расчет коэффициентов использования грузоподъемности и емкости кузова автосамосвала.

,                                                    (9)

.                                                (10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Выбор параметров карьерных технологических дорог

1.2.1. Интенсивность движения.

, авто/ч                                   (11)

где: i_дв – интенсивность движения, авто / ч;

Q_год – годовой объем перевозок по данному маршруту, т / год;

k – коэффициент неравномерности грузопотока.

Для маршрута 1и маршрута 2 принимаем k= 1,3;

q – номинальная грузоподъемность автосамосвала, т;

γ-  коэффициент использования грузоподъемности;

Т_г – время нахождения автомобилей в год при односменной работе, ч;

        с – число  смен работы в сутки;

Принимаем с= 2.

q_ф = q*γ, т;                                                  (12)

Т_г = Д_р.г* t_см, ч                                              .(13)

Принимаем Д_р.г = 365 дней; t_см = 12 ч;

 где:Д_р.г– дни работы в году;

t_см – продолжительность смены.

Т_г =365*12=4380 ч.

авт/ч.

Принимаем

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3  Расчет скоростных режимов движения автосамосвалов по маршруту

1.3.1  Характеристика маршрутов.

Характеристика маршрута  Таблица 2

Маршрут	Участок по пикетам	Продольный уклон,%		Обозначение  характерного участка	Длина характерного участка,м	Радиус кривой в плане, м	Обозначени участкаимеющего поворот	Длина участка, имеющего поворот, м
1.	34-33	6	6	А - 1	100
	33-32	8	8	А -2	100
	32-31	10	10	А - 3	100
	30-23	2	2	А - 4	200	80	R -1	200
	23-42	0	0	А - 5	100	50	R - 2	100
	42-43	9	9,5	А - 6	200
	43-44	10
	44-45	11	11	А - 7	200
	45-46	11
	46-47	3	3	А - 8	100

 

 

 

1.3.2 Определение времени простоев.

Принимаем для обоих маршрутов  тупиковую схему заезда под погрузку и разгрузку                

                     (14)

где: - радиус поворота при заезде под погрузку, м;

- минимальный  радиус поворота по крайней внешней точке крыла, м.

Принимаем: для БелАЗ 75211 R_min = 16 м

=1,4*16=22,4 м;

ч (15)

где: - продолжительность простоя автосамосвала в течении одного рейса, ч;

- время затрачиваемое  на погрузку, ч;

- время затрачиваемое  на разгрузку, ч;

- время ожидаемое  на погрузку, ч;

- время эксплуатационных  простоев, ч.

 

1.3.2.1 Время маневра под погрузку.

, ч                                                     (16)

где: - время маневра под погрузку, ч;

- расстояние  пройденное при маневре, км;

- скорость при совершении маневра, км/ч;

- время переключения  передачи, ч.

Принимаем: t₁=2,8*10^-3ч;  V_м = 9,4 км/ч;

   (17)

где: – угол поворота автосамосвала, град.

5,14 10³ 22,4=115,136

=54 с

 

1.3.2.2 Время погрузки

                                             (18)

(19)

где: - время цикла экскаватора, ч;

- время погрузки, ч.

1.3.2.3 Время цикла экскаватора.

                                      (20)

 

где: - время копания, ч;

- время поворота  стрелы экскаватора, ч;

- время опоражнивания  ковша, ч.

1.3.2.4. Время копания

, ч                    (21)

где:k_F - коэффициент удельного сопротивления копанию;

N - мощность подъемного двигателя экскаватора, Вт;

η-  безразмерный коэффициент, η = 0,45.

 

1.3.2.5. Время поворота стрелы экскаватора.

, ч                   (22)

где:I - момент инерции вращающейся части экскаватора, кг*м*с²;

η² -  КПД механизма поворота, принимаем η=0,95;

β - угол поворота, рад, принимаем β=1,57;

N_max - мощность поворотного двигателя экскаватора, Вт.

                                    , кг*м*с²                              (23)

где: – масса экскаватора, кг.

 

Принимаем = 0,0002 ч = 0,8 c

 

 

 

 

 

 

1.3.2.6. Время разгрузки

                                                                                        (24)

где: - время разгрузки, ч;

- время разгрузки  без учета времени на маневр  автосамосвала

- время маневра  под разгрузку, ч

                                             (25)

где:- время подъема платформы, ч;

- время опускания  платформы, ч.

Принимаем:

Для БелАЗ 75211,t₁= 27с,t₂ = 22 с;

 

, ч                (26)

где: - время маневра под разгрузку, ч;

- расстояние  пройденное при маневре, км;

- скорость при совершении маневра, км/ч;

- время переключения  передачи, ч.

Принимаем: t₁=2,8*10^-3ч;  V_м = 9 км/ч;

                                       (27)

 

 

 

 

 

1.3.2.7. Время ожидания погрузки разгрузки

                                         (28)

 

1.3.2.8. Время эксплуатационных простоев

                                                   (29)

 

 

 

1.3.3 Расчет маршрута по перевозке вскрышных пород.

1.3.3.1 Часовые переменные затраты.

,  у.е.                         (30)

где: - часовые затраты на топливо, у.е./ч.

- часовые затраты насмазочные материалы, у.е./ч.

- часовые затраты нашины, у.е./ч.

 – часовые затраты на  ТО и ТР автомобилей, соответственно, у.е./ч.

Оптимальная скорость движения автосамосвалов, перевозящих  вскрышные породы, будет соответствовать  минимальным затратам на 1 т*км

Условия оптимизации: ,    (31)

где: – себестоимость одного тонно-километра совершенной транспортной работы, у.е./т·км; – оптимальная техническая скорость движения автосамосвала, км/ч.

1.3.3.2 Часовые затраты на топливо

, у.е/л                                                   (32)

где: цена единицы топлива, у.е.

, л/ч         

где:  часовой расход топлива, л/ч;

 плотность  дизельного топлива, кг/л;

 низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

термодинамические потери мощности в двигателе, кВт;

 механические  потери мощности в двигателе,  кВт;

эксплуатационные  потери мощности в двигателе, кВт;

потери мощности в трансмиссии, кВт;

 ускорение свободного  падения, м/с²;

 коэффициент сопротивления  качению;

 продольный уклон дороги, %;

ускорение автомобиля, м/с²;

 коэффициент  учета вращающихся масс;

 техническая  скорость, м/с;

 фактор обтекаемости  автомобиля;

 скорость воздушного  потока, м/с.

 в расчетах не учитывают,  так как на рассматриваемом  участке автомобиль движется  равномерно.

 

, м/с                  (34)

где: – угол между направлением движения автомобиля и направлением ветра;

скорость ветра, м/с; принимаем4,5 м/с.

Принимаем:

БелАЗ 75211: = 3785кВт; = 259кВт; = 220кВт; = 600кВт;

= 0,835 кг/л; = 42,44 кДж /кг; = 0,17 у.е.

 

, м²                                          (35)

где: лобовая площадь автомобиля, м²;

- ширина автомобиля, м;

- высотаавтомобиля, м.

м².

, м²                                           (36)

 

где: коэффициент обтекаемости автомобиля; принимаем 0,7.

 м².

 

 

 

у.е./ч.

1.3.3.3 Часовые затраты на смазочные материалы.

, у.е./ч  (37)

где: норма расхода моторного масла, л; принимаем от расхода дизельного топлива;

 цена моторного  масла, у.е./л; принимаем  у.е./л;

 норма расхода  трансмиссионного масла, л; принимаем  от расхода дизельного топлива;

 цена трансмиссионного  масла, у.е./л; принимаем  у.е./л;

 норма расхода  специальных смазочных материалов, кг; принимаем  от расхода дизельного топлива;

 цена специальных  смазочных материалов, у.е./л; принимаем  у.е./л;

 норма расхода  пластичных смазочных материалов, кг; принимаем  от расхода дизельного топлива;

 цена пластичных  смазочных материалов, у.е./кг; принимаем  у.е./кг.

 

у.е.

1.3.3.4. Часовые затраты на шины.

, у.е./ч         (38)

где: нормативное значение часового расхода шин, у.е./ч;

стоимость одной шины, у.е.; принимаем у.е.;

        Н – высота  неровностей дорожного полотна,  см;

 текущая скоростьавтосамосвала, км/ч.

,у.е./ч                          (39)

где: среднесуточный пробег автомобиля, км;

n – количество шин на автомобиле; принимаем n = 6;

средний нормативный ресурс шин, км;

, км                            (40)

 

где: ;принимаем км;

 количество  новых шин на автомобиле, шт.;

принимаем 6 шт.;

 

 

, км                                                (41)

где: x – количество ездок самосвала;

 длина оборота,  км;

1,63*7,2*2=23,472 км.

           (42)

где: время движения автосамосвала за один рейс, ч.

, ч                                             (43)

 

 

 

 

1.3.3.5 Часовые затраты на ТО, ТР.

 

, у.е.  (44)

где: удельные затраты на ТО и ТР агрегатов и узлов, у.е./км; принимаем у.е./км;

 удельные затраты  на ТО и ТР опорных металлоконструкций, у.е./км; принимаем  у.е./км;

 техническая  скорость автомобиля, км/ч;

 общая длина  ездки автомобиля, км.

 

у.е.

 у.е.

1.3.3.6. Часовые постоянные затраты.

, у.е./ч                                         (45)

где:– заработная плата водителя, у.е.; принимаем для БелАЗ 75211 52,17 р./ч = 6,07 у.е./ч;

НР – накладные расходы, у.е.

, у.е./ч                               (46)

у.е./ч.

у.е./ч.

1.3.3.7 Себестоимость одного тонно-километра совершенной транспортной работы.

, у.е./т*м                      (47)

где: – производительность, т*км/ч.

                                (48)

где: – длина ездки с грузом, км;

        β – коэффициент  использования пробега; принимаем  β=0,5.

 

 

1.3.4. Перевозка вскрышных пород. Обратное направление.

1.3.4.1 Часовые переменные затраты.

,  у.е.

Условия оптимизации:

1.3.4.2 Часовые затраты на топливо

, у.е

Если автосамосвал в обратном направлении движется на спуск, то есть (f+i)<0, то:

                                                , л/ч                 (49)

 

 у.е.

1.3.4.3 Часовые затраты на смазочные материалы.

, у.е./ч

 

у.е.

 

 у.е.

 

1.3.4.4. Часовые постоянные затраты.

, у.е./ч

, у.е./ч

 у.е./ч.

у.е./ч.

1.3.4.5 Себестоимость одного тонно-километра совершенной транспортной работы.

, у.е./т*м         

 

 

 

 

Для всех последующих участков расчет производится по выше приведенным формулам. Значение V_т берется от скорости 1 км/ч до максимальной скорости автосамосвала с шагом в 1 км/ч.Для БелАЗ 75211

V_MAX= 32 км/ч

Для удобства все расчеты сводятся в таблицу в Приложении.

 

 

1.3.5  Расчет скоростных ограничений.

1.3.5.1  Максимальная скорость на подъем.

Максимально возможная скорость движения автосамосвала на подъем рассчитывается при условии, если (f+i)> 0

, кВт (50)

где:максимальная мощность двигателя, кВт;

КПД трансмиссии;

масса автомобиля, т;

грузоподъемность автомобиля, т;

коэффициент использования грузоподъемности;

 коэффициент  вращающихся масс;

ускорение автомобиля, м/с²;

 коэффициент сопротивления  качению,

i продольный уклондороги;

 фактор обтекаемости  автомобиля, м²;

 геометрическая  сумма векторов скорости ветра  и скорости автомобиля, при оптимальной  скорости автомобиля на заданном  участке, м/с.

Так, как  автомобиль движется равномерно, то 0.

Принимаем:

Для БелАЗ 75211 – 1691 кВт;0,8

1352,8=45,5

Методом подстановки Vi,начиная с 1 км/ч и заканчивая максимальной скоростью автосамосвала, с интервалом в 1 км/ч, определяем максимально возможную скорость движения на подъем.

1.3.5.2 Допустимая скорость движения при прохождении поворотов

,м/с                  (51)

где: R – радиус поворота, м;

 коэффициент сцепления;

 уклон виража,%.

2. поворот

В груженом направлении:

55,21 км/ч;

В порожнем направлении:

57,46 км/ч;

1.поворот

В груженом направлении:

69,84 км/ч;

В порожнем направлении:

72,68 км/ч;

1.3.5.3 Допустимая скорость движения автосамосвала на спуске.

 

 

где: предтормозное время, с; принимаем 1 с;

- тормозной момент, кг*м;

 коэффициент, определяющий степень  проскальзывания колес; λ=0,7;

 расстояние видимости,  м; принимаем 200 м;

 длина запаса, м. 

Для БелАЗ 75211 принимаем  14,29 м

                                                (53)

+ 40 =68,5 дюйм = 173,99 см =1,74 м;

457970 кг*м.

 

 

 

1.3.5.4 Допустимая скорость движения по условию нагрева шин:

-передних

,м/с          (54)

-задних

, м/с        (55)

где: допустимая температура шин,; принимаем 110;

 среднегодовая  температура окружающей среды, ; принимаем

-0,4.

Для передних шин:

 

Для задних шин:

 

Для всех участков параметры определяются по выше приведенным формулам.Для удобства все значения заносим в Приложении в таблицу 4.

 

 

1.4.1 Расчет рабочего числа автосамосвалов.

, ч             (56)

где: – длина -го элемента профиля, км;

 – техническая скорость  движения по  -му элементу профиля при рабочем (грузовое направление) и холостом (порожняковое направление) ходе, км/ч;

 – коэффициент скорости, учитывающий  снижение технической скорости движения по различным причинам; принимаем = 0,8;

 – время простоя в течение  одного рейса или продолжительность концевых операций, ч.

0,1635 ч

1.4.2 Определение числа автосамосвалов.

1.4.2.1 Рабочее число рейсовых автосамосвалов для обслуживания -го пункта погрузки:

 

                     (57)

где: – сменная производительность пункта погрузки, т/смену;

 – коэффициент неравномерности  работы погрузочного пункта, принимаем = 1,1;

 – фактическая грузоподъемность  автосамосвала, т;

 – коэффициент использования  сменного времени, принимаем =0,8. 

 

где: годовой объем перевозок, т.

 

1.4.2.2 Инвентарный парк (списочное количество) автосамосвалов:

,                                        (59)

где: – коэффициент инвентарности, учитывающий резервные машины и машины, находящиеся в ремонте; принимаем = 1,3.

 

4.3 Расчет максимально возможного числа автосамосвалов, работающих с одним экскаватором.

                           (60)

где: – время погрузки автосамосвала, ч.

 

 

 

2. Маршрут №2(Забой №3 – склад)

2.1Выбор типа и марки автосамосвала

2.1.1 Расчет грузоподъемности и объема кузова автосамосвала, необходимых для загрузки принятого числа ковшей.

  т

Принимаем: V_Э = 4 м³ ; К_р=1,5;  К_Э =0,6.

=k_Э*k_Р

 

=1,5*0,6=0,9.

= 38,4 Т.

м³

Принимаем:  К_ш = 1.

= 23,04 м³

2.1.2 Выбор марки автосамосвала по рассчитанным данным объему кузова или грузоподъемности.

        Принимаем:БелАЗ – 548; = 40 т, V_а = 21 м³.

 

2.1.3 Объем фактически загружаемого числа ковшей по объему и грузоподъемности.

,

,

7,3=7

= 8,3=8

Для дальнейшего расчета принимаем  n_к = 10.

2.1.4 Расчет фактической массы груза в кузове автосамосвала и его фактической полной массы.

, т

 

,  т

.

 

2.1.5 Расчет коэффициентов использования грузоподъемности и емкости кузова автосамосвала.

,

.

 

 

 

2.2. Выбор параметров карьерных технологических дорог

2.2.1. Интенсивность движения.

, авто/ч

Принимаем k= 1,3;

Принимаем с= 2.

q_ф = q*γ, т;

Т_г = Д_р.г* t_см, ч.

Принимаем Д_р.г = 365 дней; t_см = 11 ч;

Т_г =365*12=4380 ч.

авто/ч.

Принимаем ;

2.3.  Расчет скоростных режимов движения автосамосвалов по маршруту

2.3.1  Характеристика маршрутов.

 

Характеристика маршрута  Таблица 3

Маршрут	Участок по пикетам	Продольный уклон,%		Обозначение  характерного участка	Длина характерного участка,м	Радиус кривой в плане, м	Обозначени участкаимеющего поворот	Длина участка, имеющего поворот, м
2	87-86	0	0	Б - 1	100
	86-85	2	2	Б -2	100
	85-84	6		Б - 3	200
	84-83	6	6
	83-82	10	10	Б - 4	400
	82-81	10
	81-80	10
	80-79	10
	79-78	8	8	Б - 5	300
	78-77	8
	77-76	8
	76-14	0	0	Б - 6	300	25	R -1	100
	14-13	0
	13 12	0
	12 11	2	2	Б - 7	100
	11 10	10	10	Б - 8	800
	10 9	10
	9 8	10
	8 7	10
	7 6	10
	6 5	10
	5 4	10
	4 3	10
	3 2	6	6	Б - 9	100
	2 1	1	1,5	Б - 10	200
	1-0	0

 

2.3.2. Определение времени простоев.

Принимаем для обоих маршрутов  тупиковую схему заезда под погрузку и разгрузку                

 

Принимаем:для БелАЗ 7509 R_min= 10,5 м.

=1,4*10,2=14,28 м;

ч

2.3.2.1 Время маневра под погрузку.

, ч

Принимаем: t₁=2,8*10^-3ч;  V_м = 9,4 км/ч;

5,14 10³ 14,28=0,073км

 

 

 

2.3.2.2 Время погрузки

 

 

2.3.2.3 Время цикла экскаватора.

 

 

2.3.2.4. Время копания

, ч

η = 0,45.

= 14,4 с.

 

2.3.2.5. Время поворота стрелы экскаватора.

, ч

Принимаем η=0,95;β=1,57;

2,5*10

 

Принимаем = 0,0002 ч = 0,8 c

= 17,4 с;

;

 

2.3.2.6. Время разгрузки

 

 

Принимаем:t₁= 25с,t₂ = 15с.

 

, ч

Принимаем: t₁=2,8*10^-3ч;  V_м = 9 км/ч;

 

 

 

0,076км

 

67,5

 

 

2.3.2.7. Время ожидания погрузки разгрузки

 

 

2.3.2.8. Время эксплуатационных простоев

 

 

 

 

2.3.3 Расчет маршрута по перевозке полезных ископаемых.

2.3.3.1 Часовые переменные затраты

,  у.е.

Оптимальная скорость движения автосамосвалов, перевозящих  полезные ископаемые, будет соответствовать  максимальной прибыли от совершения транспортного процесса за данный промежуток времени.

Условия оптимизации:                                (61)

где: прибыль, у.е.;

 себестоимость  перевозки, у.е./т;

доход, у.е.;

объем перевозок, т;

2.3.3.2 Часовые затраты на топливо

, л/ч

 в расчетах не учитывают,  так как на рассматриваемом  участке автомобиль движется  равномерно.

, у.е/л

, м/с

 

Принимаем : = 624кВт; = 95кВт; = 33кВт; = 65кВт;

= 0,835 кг/л; = 42,44 кДж /кг; = 0,17 у.е.           

, м²

м².

, м²

Принимаем 0,6.

 м².

 

у.е./ч.

2.3.3.3 Часовые затраты на смазочные материалы.

, у.е./ч

Принимаем: от расхода дизельного топлива; у.е./л;

 от расхода  дизельного топлива;  у.е./л;

 от расхода  дизельного топлива; у.е./л;

 от расхода  дизельного топлива; у.е./кг.

 

у.е.

2.3.3.4. Часовые затраты на шины.

, у.е./ч

Принимаем у.е.

,у.е./ч

Принимаем n = 6; с = 2; t = 11 ч; км

, км

2,8*3,8*2=21,3 км.

, ч

 

 

 

 

2.3.3.5 Часовые затраты на ТО, ТР.

, у.е.